Entwicklung einer Methode zur dynamischen Dimensionierung von flexiblen Produktionssystemen
Final Report Abstract
Zukünftige Produktionssysteme müssen aufgrund der sich rasch verändernden Marktanforderungen mit einem hohen Maß an Flexibilität ausgestattet sein. Dies erfordert gleichermaßen flexible Planungsprozesse und -methoden. So müssen Produktionssysteme entsprechend schnell und effizient dimensioniert werden können. Ziel des Forschungsvorhabens war deshalb die Entwicklung einer Methode zur dynamischen Dimensionierung von flexiblen Produktionssystemen. Der Kerngedanke der dynamischen Dimensionierung liegt in der kosten- und nutzwertgünstigen Differenzierung der Ressourcenbedarfe in fest zu installierende und temporär erweiterbare Ressourcen. Die hierzu erarbeiteten Ergebnisse bauen auf der existierenden Methode DynamisP /KOBY-00/ auf und wurden in drei Lösungsschritten erarbeitet. Im ersten Schritt wurden die Größen untersucht und klassifiziert, die signifikanten Einfluss auf die Strukturen und das dynamische Verhalten von Produktionssystemen haben. Auf Grundlage der daraus gewonnenen Erkenntnisse wurde im zweiten Schritt die Methode dynDIMGA zur dynamischen Dimensionierung mittels genetischer Algorithmen entwickelt. Die Kernidee dieser Methode besteht darin, simulationsbasiert mit Hilfe eines Optimierers automatisch ein geeignetes Dimensionierungsverfahren auszuwählen und damit eine optimale Lösung für ein Dimensionierungsproblem zu finden. Zur Beschreibung der neuen Methode werden ereignisgesteuerte Prozessketten (EPKs) innerhalb der Software ARIS eingesetzt. In einem dritten Schritt wurde ein Konzept für ein frei konfigurierbares Simulationsmodell zur dynamischen Dimensionierung entwickelt und prototypisch umgesetzt. Die Anforderung waren dabei unter anderen die automatische Simulationsmodellgenerierung aus einem Datenbestand, Simulationsmodellparametrisierung allein über den Datenbestand, eine modellinterne Kostenberechnung und die Integration eines Optimierers. Als Testdatenbasis wurde ein theoretisches Beispiel entwickelt, welches im Kern auf das von Fisher und Thompson beschriebene Problem zurückgeht. Mit Hilfe unterschiedlicher Versuchsreihen konnten die Abhängigkeiten der Größen und die Leistungsfähigkeit des Optimierers untersucht werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die existierenden dynamischen Dimensionierungsverfahren problemspezifische Vor- und Nachteile besitzen. Dies galt nicht für das neu entwickelte Verfahren, welches mit Hilfe des Optimierers in allen Versuchsreihen zu besseren Ergebnissen führte. Die räumliche Struktur der Produktionssysteme wurde bei den Untersuchungen nicht betrachtet. Hierzu können auf den Ergebnissen des Forschungsprojektes aufbauende Untersuchungen durchgeführt werden. Weiterhin kann zukünftig untersucht werden, ob die Methode auf Montageprobleme übertragbar ist. In fortführenden Arbeiten sollte die Methode in softwaretechnischen Werkzeugen implementiert werden. Grundvoraussetzung dafür ist die noch zu untersuchende erfolgreiche Anwendung der Methode dynDIMGA auf verschiedene praxisrelevante Problemstellungen. Speziell für Unternehmen mit stark schwankender Auftragslage können sich durch den Einsatz der Methode und der zu entwickelnden Werkzeuge erhebliche Kosteneinsparungen ergeben.
Publications
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Development of a method for dynamic dimensioning of flexible productionsystems. EUROSIM 2007, Ljubljana
Krauss, A.
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Dynamis-P - Development of New Method for Dynamic Dimensioning. In: EUROSIM 2007 - Proceedings of the 6th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation Vol. 1 (Book of Abstracts) + Vol. 2 (Full Papers;CD), ARGESIM - ARGE Simulation News
Krauss, A.; Müller, E.
